Diagnostica per immagini: lezione universitaria sulla medicina nucleare

Medicina Nucleare: Introduzione e Principi

Diagnostica per immagini - Lezione 15
Medicina nucleare
Sbobinatore 1: Gianluca Mancuso
Prof: Pierpaolo Alongi
Sbobinatore 2: Gaetano Aiuto
Data: 19/05/2025

Sommario della Lezione

1. Introduzione alla medicina nucleare
   2
2. Emivita
   3
3. Tipi di radiazioni.
   4
4. Radiofarmaci.
   5
5. Scintigrafia .................
   5
6. Scintigrafia planare total body
   7
7. Acquisizione statica segmentaria
   8
8. Acquisizione dinamica
   8
9. Tecnezio 99 metastable.
   8
10. Scintigrafia tiroidea
    9
11. Scintigrafia ossea
    10
12. Ossea trifasica.
    12
13. Scintigrafia renale sequenziale dinamica.
    12
14. Scintigrafia miocardica
    13
15. Linfoscintigrafia
    14
16. PET
    15
17. Principi generali dei radiofarmaci
    20
18. PET e medicina personalizzata in oncologia
    20
19. Tipi di radiofarmaci.
    21
20. Valutazione metabolica dei noduli polmonari ..
    21
21. Stadiazione e linfonodi.
    22
22. PET e radioterapia.
    23
23. FDG-PET del Colon
    23
24. Melanoma
    .....
    24
25. Linfomi ..
    24
26. PET nel tumore della mammella
    25
27. £
    GIST e PET
    .27
28. Limiti della PET
    27
29. PET e immunoterapia.
    28
30. Infiammazione, infezione e FUO
    29
31. Neuroimaging
    30
32. Alzheimer
    30
33. Imaging del Parkinson
    32
34. Radiofarmaci per neuroimaging
    33

Introduzione alla Medicina Nucleare

I radioisotopi e i radionuclidi consentono di ottenere le metodiche di medicina nucleare
sempre più presente nella pratica clinica attraverso l'imaging scintigrafico e la PET e
l'utilizzo dei radionuclidi con intento terapeutico.
Nuclear medicine is a specialized area of medicine that uses
very small amounts of radioactive materials (radionuclides)
to examine organ function and structure with two scope
Diagnostic:
Therapeutic:
PET/CT
SPECT
Metabolic radiotherapy
Radioligand Therapy
1. Imaging (SPECT e PET) permitt to obtain morpho-functional/pathophysiologic process (target disease/organ)
2. Teraphy: using radiopharmaceuticals agents able to be internalized by cancer cell with therapeutic effect .
La medicina nucleare è una
branca della diagnostica per
immagini e trova utilizzo
nell'ambito oncologico,
neurologico, nelle
infiammazioni e infezioni.
Tramite i radionuclidi si
possono studiare le funzioni
delle strutture dell'organismo.
L'imaging può avvalersi della
strumentazione della gamma
camera, della scintigrafia
quando si tratta di specifici radionuclidi; quando si tratta di un imaging basato sull'utilizzo
dei positroni si ha la tomografia a emissione di positroni. Esistono anche radionuclidi che
emettono un'energia tale da poter essere utilizzata anche come agente terapeutico
nell'organismo in cui vengono introdotti. Oggi la medicina nucleare si contraddistingue
perché per la prima volta si possono riunire le due cose: tramite i radionuclidi si può trovare
un target visibile con l'imaging scintigrafico o PET e cambiando esclusivamente il
radioisotopo (ma mantenendo la molecola che permette di arrivare all'organo o alla patologia
target) da un radioisotopo che emette radiazioni con intento diagnostico ad un radioisotopo
che è in grado di scatenare l'effetto terapeutico si riesce a fare terapia. Pertanto, per la prima
volta in medicina si può trattare quello che si riesce a vedere.
2Testate giornalistiche hanno parlato di una vera e propria rivoluzione in medicina. Ad
esempio, il Lutetium-177 marcato con PSMA è in grado di entrare nelle cellule patologiche
del cancro della prostata (tumore prostatico metastatico). PSMA è una molecola che è un
analogo dell'antigene prostatico specifico, la quale viene legata al radioisotopo Lutetium-177
che provoca la rottura del DNA con effetto terapeutico. In questo caso si tratta di radioterapia
con radio ligandi.
Si parla di radioattività
quando c'è uno
Radioactivity is a specific condition of the nucleus that presents an instability/unbalance
between the number of neutrons and the number of protons.
squilibrio nucleare che
può essere indotto da
Radioactive Decay
One atom transforms (decay) into another and emits radiation in that process.
reattore nucleare,
generatore, ciclotroni.
RADIATION
Gli atomi per
decay
raggiungere la propria
ATOM A
ATOM B
stabilità perdono
This condition is transitory because the nucleus is inclined to establish a balanced proportion between its
elements, becoming a stable nucleus, through expulsion of one of the particles or through the acquisition of an
electron from the nearest layers, losing energy and emitting radiation.
energia emettendo
radiazioni; in base al
radionuclide da cui
derivano, originano tipi diversi di radiazioni. Isotopo ed elemento normale differiscono per il
numero di massa ma hanno stesso numero atomico. Tutti i radionuclidi nel loro percorso di
raggiungimento della stabilità perdono energia.

Emivita dei Radioisotopi

Definizioni Utili sull'Emivita

Useful definitions
L'emivita fisica è il
tempo in cui i
Physics (T1/2): time required for half of the atoms present at a
certain time in a certain radioactive sample to disintegrate.
radioisotopi dimezzano il
loro potere energetico.
L'emivita biologica è
Half-life
Biological: time required to eliminate from the body the half
dose of any substance.
legata alle caratteristiche
di assorbimento e
escrezione da parte
Effective: the time required for the radioactivity of a specific
substance introduced into the body to be reduced to 50% of its
initial value by the combined effect of physical decay and
biological elimination.
dell'organismo.
L'emivita effettiva è
data da una proporzione
tra caratteristiche fisiche e le capacità biologiche di ridurre alla metà il valore iniziale. Sulla
base dell'emivita si decide quale radioisotopo usare, l'apparecchiatura. L'emivita influenza
l'esposizione dei pazienti alle radiazioni e la possibilità di studiare l'organismo per un tempo
x. Si precisa che non si va a studiare la morfologia, la dimensione e i volumi come avviene
nella radiologia tradizionale ma le ?. Ad esempio, se fisiologicamente si sa che un
radiofarmaco ha un transito epatico in un x tempo, bisogna avere un radioisotopo che
rimanga nell'organismo per un x tempo utile per poter studiare il fegato. Nelle patologie
3oncologiche si studia in quanto tempo viene eliminata una data molecola per comprendere il
metabolismo delle cellule tumorali.

Tipi di Radiazioni

Classificazione delle Radiazioni

Electromagnetic
Y (photons)
scintigraphie imaging
Y particle wwwwwwww
Indirectly ionizing
They cause ionization by converting their energy into electrically charged particles
(electrons).
Excess protons and neutrons
+d. therapy
a particle
Corpuscular
Relative excess of protons
₿+ PET imaging
Cours elettronica
₿ particle
Excess neutrons
B- therapy
Directly ionizing
As they interact directly with the atoms of matter, they determine ionisation
Le radiazioni che possono
essere emesse da un
radioisotopo possono essere
direttamente o
indirettamente ionizzanti.
Quelle indirettamente
ionizzanti perdono la loro
energia rilasciando
particelle elettriche o
elettroni, come i raggi
gamma, usati nelle
scintigrafie. Le radiazioni
direttamente ionizzanti rilasciano: particelle alfa, che vengono utilizzate più in terapia che
in nucleare; particelle ß+ o positroni, che sono alla base della metodica della PET; particelle
B-, usati in terapia.
schermo
di piombo
S
1
I raggi a sono trattenuti
da un semplice foglio di
carta
I raggi & vengono bloc-
cati dall'alluminio
I rappi y sono assorbiti
soltanto da uno spesso
schermo di piombo,
dottore epubo
=
---
delorbita libera
3 omissione di un ftone
Raggi gamma (Scintigrafia-SPECT)
₿+=Positroni (PET)
La differenza
sostanziale tra i
radionuclidi e loro
emissioni che si
utilizzano in SPECT
(o scintigrafia)
rispetto a quelli che
si usano nella PET
sta nel fatto che le
prime, interagendo
con la materia,
emettono un solo
fotone ad una
determinata energia;
le seconde portano
all'emissione di due fotoni in coincidenza, cioè in posizione contrapposta.
4
Radiation

Radiofarmaci e Loro Utilizzo

Caratteristiche dei Radiofarmaci

Radiopharmaceuticals
These are radioactive isotopes or nuclides, free or bound to molecules, intended for clinical use with
diagnostic or therapeutic purposes. Usually not used in pure form but in compounds that have particular
biochemical, physiological, or metabolic properties.
Diagnostic use
Administered in the lowest possible dose
Should not cause pharmacological effect
Should not alter the physiological activities of the system under study
Should be easily detectable and measurable
O
Radioactivity detection
Nuclear-medical diagnostic applications are based on radiation detection either on biological samples (in-
vitro counting) or directly on the patient (in-vivo counting)
Bifunctional
Chelate
Targeting
Molecule
Radionuclide
Linker
Blological
target
8
Vengono definiti
radiofarmaci tutte quelle
sostanze usate in
medicina nucleare. Sono
chiamati così perché
derivano dall'unione di
un radioisotopo con
molecole che servono a
studiare le funzioni
dell'organismo; ad
esempio, lo studio
dell'osso viene fatto con i
bifosfonati. La normativa
sia europea che italiana prevede che i radiofarmaci debbano essere sottoposti a controlli di
qualità in quanto tali.

Scintigrafia: Metodica e Acquisizione

Principi della Scintigrafia

Scintigraphy
Technique of Nuclear Medicine that allows to obtain an image or a series of images, expression of the in vivo
concentration of a radiopharmaceutical that emits y photons, in a specific organ or tissue.
The result is a morpho-functional image indicative of the spatial distribution and degree of biological, metabolic or
molecular processes involving the radiopharmaceutical used.
The method is useful to study numerous body districts and numerous diseases, even very different from each other.
In most cases the radiopharmaceutical is administered to the patient intravenously (except
radiopharmaceuticals such as radioiodine, which is administered orally), it is distributed in the body and
through a gamma camera (a machine capable of "reading" the radiation leaving the patient's body), it is
possible to see where this occurs. The acquisition of the examination with the Gamma Camera generally lasts
from a few minutes to half an hour and is performed immediately after the injection or several hours later.
Administration
(intravenous, oral, etc.)
radiopharmaceutical distribution
Acquisition with gamma camera
-
Obtaining Image
La scintigrafia è quella
metodica che permette di
ottenere delle immagini
relative alle funzioni del
nostro corpo attraverso
l'utilizzo di isotopi e
radiofarmaci che emettono
fotoni gamma. È
necessaria in tutte le
metodiche medico
nucleari la
somministrazione nell'organismo di sostanze radioattive, che può avvenire tramite via
endovenosa. Così i radiofarmaci emettono dall'interno dell'organismo, motivo per cui tutte le
tecniche di medicina nucleare vengono definite emissive, e non trasmissive come la TAC, la
quale ha un tubo radiogeno che dall'esterno spara radiazioni all'interno del corpo da cui
derivano delle reazioni che la macchina è in grado di leggere. La medicina nucleare è
esattamente il contrario. Essa si avvale di rilevatori costituiti da cristalli che hanno capacità
assorbente e vanno incontro al fenomeno della scintillazione (da qui scintigrafia); le scintille
vengono lette da una tecnologia apposita.
L'imaging mediconucleare è associato spesso all'imaging radiologico standard dal momento
che esistono anche SPECT/CT che forniscono un imaging ibrido contententi informazioni
metaboloiche e morfologiche.
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